Victrex et Daher franchissent une étape clé avec les panneaux d'avion thermoplastiques de nouvelle génération

Crédit photo : Victrex

Il a été rapporté le 20 octobre que Victrex (Thornton Cleveleys, Royaume-Uni) a collaboré avec le constructeur aéronautique français et fournisseur d'équipements Daher (Wissous, France) pour produire un panneau structurel d'avion en stratifié de 176 plis, avec une épaisseur de 32 millimètres (1,26 pouces). La collaboration, notent les deux entreprises, résulte d'un besoin de production d'avions plus rapide. L'amélioration des cadences de production en utilisant des composants structurels composites tels que panneaux et équerres, par exemple, pourrait être la solution.

En utilisant le composite thermoplastique à base de polyaryletherketone (PAEK) VICTREX AE 250 et une technique de placement automatisé de fibres (AFP), suivie d'une consolidation au four et sous vide ou hors autoclave (OOA), le panneau thermoplastique résultant démontre qu'il est possible d'atteindre des stratifiés de qualité aérospatiale avec un traitement OOA à des épaisseurs pas précédemment atteignables. Selon Victrex, cela peut offrir des avantages clés pour l'industrie aérospatiale mondiale dans les applications structurelles primaires.

Les dimensions du panneau sont de 120 sur 60 centimètres (47 sur 24 pouces) avec une épaisseur de 32 millimètres (1,3 pouces), le rendant significativement plus épais que les panneaux plats traditionnels, tout en démontrant la capacité pour des renforts de plis et une épaisseur variable avec une qualité acceptable pour l'évaluation et les tests. L'épaisseur exceptionnelle de la construction à 176 plis est rendue possible par la dépose AFP de ruban thermoplastique unidirectionnel (UD) de haute qualité qui ne nécessite que consolidation, pas de cuisson en autoclave. Avec le VICTREX AE 250 UDT, dit Victrex, la consolidation en utilisant de l'outillage chauffé pourrait également réduire significativement le temps de production.

« Le nouveau panneau composite répond aux normes de l'industrie aérospatiale pour la porosité, la cristallinité, la consolidation et le collage des plis ; les matériaux sont clés pour l'avenir de l'industrie aérospatiale. En plus de réduire le poids, la consommation de carburant et les coûts d'exploitation, ils permettent des cadences de production plus rapides et sont bien meilleurs pour l'environnement », déclare Dominique Bailly, vice-président Recherche et Développement de Daher. « Comme l'industrie aéronautique prévoit le besoin de plus de 40 000 nouveaux avions au cours des 20 prochaines années, la production doit simplement s'accélérer si ce niveau de demande doit être satisfait. »

Plus spécifiquement, les spécifications d'ingénierie du panneau incluent peu ou pas de porosité, à moins de 1 % et la cristallinité est évaluée à 25-30 %. Selon Victrex, comme on s'y attendrait d'une structure stratifiée à 176 plis, le collage entre les couches composites est ciblé pour atteindre la résistance au cisaillement interlaminaire (ILSS) nécessaire, délimitant clairement la très haute résistance mécanique du panneau, où les vides sont éliminés par le procédé AFP et une haute qualité et intégrité mécanique maintenues.

En outre, le VICTREX AE 250 UDT peut être traité à 280 °C (536 °F) suivi d'un cycle au four. Il a un point de fusion relativement bas à 305 °C (517 °F) plutôt que les 345 °C (653 °F) du PEEK, un polymère haute performance bien connu de la famille PAEK. C'est un avantage distinct dans le traitement thermoplastique automatisé, dit l'entreprise, accélérant le processus de collage et augmentant l'efficacité globale de la production d'avions.

Des avantages matériels supplémentaires convaincants incluent jusqu'à 5 fois une résistance spécifique et une rigidité spécifique plus élevées, et jusqu'à 4 fois une résistance à la fatigue plus élevée, comparés à ceux des métaux. La résistance à la corrosion, le traitement et l'isolation thermique sont également améliorés, tandis que la résistance aux chocs et chimique ainsi que la tolérance aux dommages seront similaires à celles des métaux. De plus, en contraste avec les solutions thermodurcissables, les composites PAEK sont entièrement recyclables, avec une tolérance aux dommages jusqu'à 10 fois meilleure, tout en offrant une plus grande résistance chimique, performance à la fatigue et propriétés FST (flamme/fumée/toxicité), et tout en égalant la résistance et la rigidité des thermodurcissables.

Les caractéristiques clés des composites VICTREX AE 250 incluent également une performance exceptionnelle à haute température et une stabilité thermique, une résistance chimique étendue aux fluides et gaz aérospatiaux et une excellente résistance à l'hydrolyse et à la corrosion.

« Ce que nous voyons ici, ce sont les propriétés légères de notre ruban et le procédé AFP rapide, développé par Coriolis Composites [Quévén, France], offrant toutes les possibilités passionnantes de remplacement du métal avec les composites thermoplastiques à une échelle considérable dans la conception d'avions. En même temps, cela peut aussi contribuer à réduire les arriérés de production, qui affligent maintenant la construction aéronautique en raison de calendriers d'assemblage prolongés qui peuvent aller de sept, huit ou neuf ans », commente Tim Herr, directeur de l'aérospatiale chez Victrex. « Travailler sur ce projet pionnier a été productif et excitant, et nous sommes confiants qu'il aidera à façonner, littéralement, l'avion et l'industrie aéronautique de l'avenir. »